[發明專利]滾動疲勞特性優異的軸承用鋼材和軸承零件

在審

• 申請號: 201680006179.9
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN107208214A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 島本正樹;木村世意;太田裕己;巖崎克浩;大脅章弘;杉村朋子
• 申請（專利權）人: 株式會社神戶制鋼所
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C22C38/28;F16C33/62;C21C7/06;C21D1/32;C21D8/06
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 張玉玲

技術領域

本發明涉及滾動疲勞特性優異的軸承用鋼材和軸承零件。詳細地說，本發明涉及各種工業機械和汽車等所使用的輥、滾針、滾珠、滾道等的作為軸承用的滾動體使用時，發揮著優異的滾動疲勞特性的軸承用鋼材，和由這樣的軸承用鋼材得到的軸承零件。

背景技術

各種工業機械和汽車等的領域中所使用的軸承用的滾動體，從半徑方向(與回轉體的軸垂直的方向)被施加高重復應力。因此，對于軸承用的滾動體要求滾動疲勞特性優異。對滾動疲勞特性的要求，順應工業機械類的高性能化、輕量化而逐年嚴苛，為了軸承零件耐久性的進一步提高，要求軸承用鋼材有更進一步良好的滾動疲勞特性。

歷來，滾動疲勞特性被認為與鋼中生成的氧化物系夾雜物之中的、主要是使用Al脫氧鋼時生成的Al₂O₃等這樣的硬質氧化物系夾雜物的個數密度密切相關，通過減少上述硬質氧化物系夾雜物的個數密度，滾動疲勞特性改善。因此，在煉鋼工藝中，嘗試減少鋼中的氧含量面改善滾動疲勞特性。

但是近年來，滾動疲勞特性與氧化物系夾雜物所代表的非金屬系夾雜物的關系的相關研究推進，判明氧化物系夾雜物的個數密度與滾動疲勞特性未必存在相關關系。即，滾動疲勞特性與非金屬系夾雜物的尺寸，例如非金屬系夾雜物的面積的平方根有密切的相關關系，為了改善滾動疲勞特性，相比減少非金屬系夾雜物的個數密度，可知減小非金屬系夾雜物的尺寸更為有效。

因此，提出有一種方法，不是使用現有這樣的Al脫氧鋼，而是極力抑制鋼中的Al含量，并且作為Si脫氧鋼，從而使生成的氧化物的組成不以Al₂O₃為主體，而是控制為以SiO₂、CaO等為主體的組成，由此，在軋制工序中使非金屬系夾雜物延伸、分斷而降低非金屬系夾雜物的尺寸，以改善滾動疲勞特性。

例如在專利文獻1中提出有一種軸承鋼材，其特征在于，使氧化物的平均組成，以質量％計為CaO：10～60％、Al₂O₃：20％以下、MnO：50％以下和MgO：15％以下，余量由SiO₂和雜質，并且鋼材的縱長方向縱斷面的10處的100mm²的面積中存在氧化物的最大厚度的算術平均的值與硫化物的最大厚度的算術平均的值，分別為8.5μm以下。

另外，在專利文獻2中，公開有一種高潔凈度Si脫氧鋼材，其在上述專利文獻1所述的氧化物系夾雜物中，作為歷來所沒有的氧化物成分而以規定量含有ZrO₂。

另外，在專利文獻3中，記述有一種控制REM夾雜物的生成，消除氧化鋁、TiN及MnS的有害的夾雜物的不利影響，具有優異的耐疲勞特性的彈簧用鋼及其制造方法。詳細地說在上述專利文獻3中記述有一種方法，其能夠將氧化鋁改質為REM－Al－O－S夾雜物而防止粗大化，并且，將S作為REM－Al－O－S夾雜物固定化而抑制粗大MnS，此外，使REM－Al－O－S的夾雜物與TiN復合，從而減少有害的TiN的個數密度。

另外，專利文獻4是由本案申請人公開的技術。詳細地說，在上述專利文獻4中記述，在經由Si脫氧所得到的氧化物系夾雜物中含有TiO₂，能夠抑制上述氧化物系夾雜物的晶體化，抑制母相的鋼與氧化物系夾雜物的界面發生的空洞，從而能夠得到滾動疲勞特性極其優異的軸承用鋼材。

【現有技術文獻】

【專利文獻】

【專利文獻1】日本國特開2009－30145號公報

【專利文獻2】日本國特開2010－202905號公報

【專利文獻3】日本國特開2013－108171號公報

【專利文獻4】日本國特開2014－25083號公報

但是，在上述專利文獻1中，關于鋼與氧化物系夾雜物的界面的空洞，并未進行抑制空洞的工作，因此不能取得充分的滾動疲勞特性。

在上述專利文獻2中，也完全沒有關于因上述界面的剝離而發生的空洞的相關記述。根本只是在非金屬系夾雜物整體的微細化上放置著眼點的技術，在實施例的評價中，也不過以ASTM E 45法的C系夾雜物評分的算術平均值進行評價。因此，如此制造的鋼材，未必發揮著優異的滾動疲勞特性。

另外，在上述專利文獻3中，氧化物系夾雜物由REM、Al這樣的強脫氧元素構成，而不是以Si這樣的弱脫氧元素為主體，因此不能抑制在氧化物系夾雜物與鋼的界面生成的剝離。